一种MMA聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料及其制备方法和施工方法与流程

本发明属于抗凝冰彩色防滑铺装材料领域，尤其是涉及一种mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料及其制备方法和施工方法。

背景技术：

1、冬季公路会受到冰雪天气的影响，因路面积雪结冰引发的重大交通事故主要原因为当路面存在积雪结冰时，轮胎与路面的附着系数降低60％～75％，导致车辆打滑、偏移、制动距离延长等。此外，路面积雪层的存在覆盖道路标志标线，影响行车视线，危害驾驶人的人身安全，对车辆和道路设施也造成严重破坏。

2、目前，中国路面融雪化冰技术仍以机械法和化学融雪剂法为主。然而，研究表明机械除雪法和化学融雪剂除雪法会造成路面结构及附属设施破损、钢筋锈蚀、土壤和水环境污染等。采用机械法和化学融雪剂除雪法均为雪后“被动式”除雪法，清除冰雪过程中需要占用行车道或封闭交通，影响道路正常运行；且当气温较低或积雪厚度较大时，“被动式”除雪法存在除雪效率低，清除不彻底等缺点。因此，发展高效、环保的“主动式”路面融雪化冰技术具有重要意义。

3、主动式融雪化冰路面是指通过改变传统路面的材料组成及结构设计，使得路面在降雪过程中不用借助外部作用，即可主动完成冰雪融化。相较于“被动式”路面除雪法，“主动式”融雪化冰路面自身具备融雪化冰功能，融化过程从路面与冰雪层的界面开始并逐渐向上部冰雪层发展，因此，较传统除冰雪方法冰雪清除效果更加彻底。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种mma聚合物抗凝冰彩色防滑铺装材料及其制备方法和施工方法，本发明所述的铺装材料具有自融雪、抗凝冰性能，耐候性、耐水性、抗拉强度及抗折强度、耐久性较目前市场中的铺装材料功能有了较大提高，且彩色防滑铺装材料都不具有融雪抗凝冰功能，本发明冬季融雪、抗结冰效果更佳明显，主动式融雪主动式防范交通隐患社会意义巨大，施工更方便灵活，冬季施工30-60分钟快速开放交通。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料，包括聚合物40-68份、无机填料20-30份、环保盐化物22-42份、添加剂0.2-0.4份；

4、所述聚合物包括如下重量份数的组分：甲基丙烯酸甲酯(mma)15-20份、聚氨酯3-5份、亚克力树脂2-3份、聚四氟乙烯5-10份、氟树脂5-10份、甲基丙烯酸正丁酯5-10份、聚丙烯粉5-10份；

5、所述环保盐化物包括如下重量份数的组分：硝酸钙3-5份、一水醋酸钙1-3份、氧化镁4-5份、氧化钙1-3份、氧化钠1-2份、硝酸钾2-4份、醋酸钾4-8份、磷酸氢二铵的盐化物1-2份。mma聚合物抗凝冰彩色防滑铺装路面没有发生结冰现象，小雪自融，而且与没有做抗凝冰彩色铺装的对比明显，没有做过处理的道路面层已结有一层薄冰，而且雪还在不停的堆积。mma聚合物抗凝冰彩色防滑路面是一种主动式融雪化冰路面是指通过改变传统路面的材料组成及结构设计，使得路面在降雪过程中不用借助外部作用，即可主动完成冰雪融化。相较于“被动式”路面除雪法，“主动式”融雪化冰路面自身具备融雪化冰功能，融化过程从路面与冰雪层的界面开始并逐渐向上部冰雪层发展，因此，较传统除冰雪方法冰雪清除效果更加彻底。

6、其中mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料的聚合物及添加剂材料中包含的有下列物质及作用：

7、所述的甲基丙烯酸甲酯(mma树脂)是一种广泛用于土木建筑及医疗、电子产品等领域的环保型材料，因其反应速度快而在施工现场配合使用。以丙烯酸或甲基丙烯酸合成的聚合物，拥有碳双重结构，是一种具有超强的耐久性，物理性能和防水性能的树脂，目前，mma树脂大量应用在道路、桥梁、防水等大型公共设施的建设中；聚氨酯是有很好的防水性、抗低温柔性和优良的抗风化和日光性；亚克力树脂的力学性能相对于其他树脂有明显提高，缺口敏感性也得到改善，拉伸、弯曲、压缩等强度均高于其他树脂；甲基丙烯酸正丁酯可用作多种树脂的乳化剂、整理剂、添加剂和接合剂，起到树脂间聚合物作用。

8、所述聚四氟乙烯是一种以作为单体聚合制得的高分子聚合物。白色蜡状、半透明、耐热、耐寒性优良，可在-180～260℃长期使用。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。它富有弹性和柔韧性，具有微细纤维连接而形成的网状结构，这些微细纤维形成无数细孔，使四氟乙烯与甲基丙烯酸甲酯聚合反应后可任意弯曲(过360°)，可作为树脂的增黏剂使用提高材料的耐磨性、耐热性、抗老化性和耐腐蚀性。

9、所述氟树脂，是分子中含有氟原子的合成树脂的总称，具有很高的耐热性、化学腐蚀性、耐久性和耐候性。是分子中含有氟原子的合成树脂的总称，主要由氟化乙烯类单体聚合而成。重要品种有聚四氟乙烯和聚二氟氯乙烯，其具有良好的耐热性、耐寒性、电绝缘性、耐化学腐蚀性和机械性，是优良的耐高温材料和绝缘材料，可制成胶粘剂和合成纤维，具有出色的耐候性，漆膜寿命可达15-20年以上。

10、聚丙烯粉具有优良的机械性能和耐热性能，使用温度范围-30℃～140℃。同时具有优良的电绝缘性能和化学稳定性，几乎不吸水，与绝大多数化学品接触不发生作用，具有防腐蚀作用，能有效抵御氯离子的侵蚀，添加入聚合物树脂中能起到防腐蚀耐老化作用。

11、优选地，所述添加剂包括如下重量份数的组分：促进剂0.1-0.2份的环烷酸钴；固化剂0.1-0.2份。

12、优选地，所述促进剂为n·n-二乙基苯胺、环烷酸钴、异辛酸钴、萘酸钴一种或两种以上的混合。

13、更优选地，所述促进剂为环烷酸钴。环烷酸钴是紫色液体，主要用不饱和聚酯树脂的固化促进剂，是聚合反应催化剂有很好的催干效果，为最终mma聚合物抗凝冰彩色防滑铺装材料的快速固化起到催干与bpo形成铰链反应，促使快速固化。

14、优选地，所述固化剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化叔丁酯、过氧化环己酮、过氧化甲乙酮中的一种或两种以上的混合。

15、更优选地，所述固化剂为过氧化二苯甲酰。

16、其中mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料的环保盐化物材料中包含的有下列物质及作用：

17、所述硝酸钙，融雪后它能更顺利地作用于酸性土壤，钙能中和土壤中的酸性，有效的消除植物钙营养不足的附加施肥，起到有机肥作用，能有效增加土壤中的有益物质，在与一水醋酸钙、氧化镁、氧化钙、氧化钠、硝酸钾、醋酸钾、磷酸氢二铵混合，使得融雪后的物质进入土壤后变成了肥料，从而改善了土壤、相当于给土壤增了肥料，使得材料变得环保无害有利土壤改良，保护了环境。

18、所述一水醋酸钙又名醋石，是一种含有结晶水的醋酸盐，环保无毒，能溶于水微溶于乙醇，遇热分解，能在与氧化镁、氧化钙类物质作用反应成稳定缓释剂作用于材料中。

19、所述氧化镁，菱镁矿经适当温度轻烧、粉磨制备而成，掺入混凝土后具有延迟性膨胀特性的膨胀剂，加入混合料中起到悬浮骨料和无机物的作用，氧化镁和软质高岭土共同作用下使得材料混合相容性更高，不易脱层沉淀。

20、所述氧化钙是一种无机化合物，化学式是cao，俗名生石灰。物理性质是表面白色粉末，不纯者为灰白色，含有杂质时呈淡黄色或灰色，具有吸湿性。可用作反应剂，当冬季下雪天气及低温时候，冰雪与地面接触时氧化钙会释放热量以加速融冰雪速度。

21、所述氧化钠，是一种无机化合物，化学式为na2o，主要用于制备钠化合物，也可用作漂白剂、消毒剂、脱氢剂，还可用作化学反应的聚合或缩合剂。在聚合物树脂中起到链接作用，通过链式反应把聚合物树脂与化合物与有机化合物能有机串联聚集达到稳固结构。

22、所述醋酸钾还可用作防冰物质，取代氯化钙和氯化镁之类的氯化物。它对土壤的侵蚀作用和腐蚀性更小，尤其适用于混凝土道面及沥青路面、机场跑道除冰，也可用于用作干燥剂，制造透明玻璃，医药工业。还能用作缓冲剂、催化剂等。

23、所述磷酸氢二铵，是一种无机化合物，化学式为(nh4)2hpo4，为白色结晶性粉末，溶于水，不溶于乙醇和丙酮，可作为缓冲剂、饲料添加剂，添加入mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料中可以增加其耐久性、缓冲剂效果明显。

24、所述磷酸氢二铵是营养成分的复合肥，是一种高浓度的速效肥料，溶解后固形物较少，适用于各种作物和土壤，施在酸性土壤上可以减少铁、铝对磷的固定，使磷保持较高的有效性，宜深施。在畜牧业可用作反刍动物的饲料添加剂。能保护土壤及作物不受化学试剂的腐蚀，添加在聚合物中能有效保护环境，让mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料更加环保。

25、表1目前氯化钠、氯盐类融雪剂与本方面采用的环保型融雪剂产品对比

26、

27、其中mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料的无机填料中包含的有下列物质及作用：

28、优选地，所述无机填料包括如下重量份数的组分：氧化铁色粉2-3份、石英砂10-15份、纳米钛酸钙3-5份、软质高岭土0.5-1份、聚磷酸盐1-2份、聚酯纤维1-2份、聚酰胺1-2份、膨润土0.5-1份、二氧化硅1-3份。

29、所述纳米钛酸钙提高聚合物树脂的弯曲强度和弯曲弹性模量，热变形温度和尺寸稳定性，同时还赋予塑料滞热性。纳米碳酸钙用于聚合物系列产品中体现出了优异的分散性和透明性和极好的光泽、及优异的油墨吸收性和高干燥性，及具有稳定性好，光泽度高，干燥性能强，适应性强等优点。

30、所述软质高岭土，其质纯的软质高岭土呈洁白细腻、松软土状可塑性较强，具有良好的可塑性和耐火性等理化性质，防止混合料中的骨料下沉，利与施工。

31、所述聚磷酸盐是以阴极作用为主的缓蚀剂,其中，六偏磷酸钠对于某些金属离子(如钙、镁等)有生成可溶性络合物的能力，可以构成沉淀型保护膜，起到缓慢释放作用，能增加盐物质的缓慢释放，长久聚合在树脂与环保盐类物质里。

32、所述聚酯纤维能改善聚合物树脂的高温稳定性，提高高温稳定度。由于聚酯纤维单丝的三维立体分布，同时与聚合物及无机物混合后的反应后可以吸附过多的自由树脂，使树脂的粘稠度和粘聚力增大，同时由于纵横交错的加筋和桥接作用，降低了树脂的流动性能，限制了混合料的侧向位移或流动，有效的改善了高温稳定性，使聚合物混合料的稳定度得到很大提高。改善低温抗裂性，有效的抵抗收缩应力，使混合料的低温抗裂性能增强，减少温缩裂缝的产生以及可以防止反射裂缝的发展，改善混合料的抗疲劳性能。

33、所述聚酰胺主要用于合成纤维，其最突出的优点是耐磨性高于其他所有纤维，可大大提高其耐磨性；当拉伸至3-6％时，弹性回复率可达100％；能经受上万次折挠而不断裂。添加入树脂聚合物里具有良好的拉伸强度、耐冲击强度、刚性、耐磨性、耐化学性、表面硬度等性能，抗低温性能，增强其对耐环境应变的能力。

34、所述二氧化硅，化学性质比较稳定。具有较高的耐火、耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性。是一种无机化合物，非常坚硬，莫氏硬度达到6.5以上，具有很好的支撑骨架作用，添加投入mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料抗压强度变得更加坚硬。

35、无机膨润土是一种无机矿物/有机铵复合物，有机膨润土在各类有机溶剂、油类、液体树脂中能形成凝胶，具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、润滑性、成膜性，耐水性及化学稳定性等特点；

36、优选地，所述无机填料的粒径为5-20mm。

37、本发明的第二目的在于提供一种mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料的制备方法，包括如下步骤：

38、a.将甲基丙烯酸甲酯(mma)、聚氨酯、亚克力树脂、聚四氟乙烯、氟树脂、甲基丙烯酸正丁酯、聚丙烯粉混合后搅拌均匀后得到聚合物搅拌10-15分钟，加温至65-75℃再进行搅拌10-15分钟；

39、b.向步骤a得到的聚合物中放入氧化铁色粉、石英砂、纳米钛酸钙、软质高岭土加温至65-75℃搅拌15-20分钟，密封静止放置0.8-1.2小时聚合反应得到进一步聚合物；

40、c.向步骤b得到的聚合物加入聚磷酸盐、聚酯纤维、聚酰胺、膨润土、二氧化硅75-80℃搅拌均匀后得到聚合物混合液；

41、d.向步骤c得到的混合液中加入硝酸钙、一水醋酸钙、氧化镁、氧化钙、氧化钠、硝酸钾、醋酸钾、磷酸氢二铵搅拌均匀得到进一步混合聚合物材料；

42、e.向步骤d得到的混合聚合物材料加入促进剂聚合反应25-30分钟匀速搅拌时间控制在10-15分钟。

43、本发明的第三目的在于提供一种mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料的施工方法，包括如下步骤：

44、(1)设置交通阻断标志，暂时阻断施工部位的交通，摆放交通警示标示标牌；

45、(2)施工前将路面灰尘杂物清理干净，如有雨雪要烘干烤干，不规则部位需要打磨，有坑槽部分要修补，吹走灰尘，保持作业区域干燥；

46、(3)画笔确定作业区域，用胶带粘贴好非作业区域，用胶带粘贴保护标志标线；

47、(4)材料运输到作业区域，准备刮板及毛刷和搅拌器，将mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料搅拌一遍防止沉淀；

48、(5)根据施工部位的面积，称取适量固化剂与mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料均匀搅拌2-5分钟；

49、(6)将搅拌均匀的材料倒入施工区域，可适工程量大小选择施工量搅拌材料，用胶片刮板刮3-4毫米的抗滑层，再用滚刷滚平拉毛处理皆可，在施工部位表面均匀涂抹滚刷拉毛；

50、(7)面层施工完毕，将胶带揭掉防止固化，待30-60分钟干燥后，可将施工现场清理干净；撤去交通阻断标志，即可开放交通投入使用。

51、优选地，所述步骤(5)中铺装材料和固化剂质量配比为50-150：1。

52、本发明的作用及形成机理：

53、mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料的施工中添加的甲基丙烯酸甲酯(mma)中添加的聚氨酯、亚克力树脂、聚四氟乙烯、含氟聚合物又称氟树脂、甲基丙烯酸正丁酯、聚丙烯粉材料后，经聚合化学交联反应快速固化成坚韧的网状高分子结构，形成了永久弹性表面纹理结构，与氧化铁色粉、石英砂、纳米钛酸钙、软质高岭土、聚磷酸盐、聚酯纤维、聚酰胺、膨润土、二氧化硅等有机、无机物的合成，制备出高聚物或共聚物联合反应体，通过聚合反应把低分子量的单体转化成高分子量的聚合物，反应形成多分子，相互键合交联成网络结构的较稳定分子(体型分子)的反应。这种悬浮聚合反应使线型或轻度支链型的大分子转变成三维网状结构聚合反应后，优异性能显著提高。这种由于同时添加了mma甲基丙烯酸甲酯和聚四氟乙烯、含氟聚合物又称氟树脂、甲基丙烯酸正丁酯、聚丙烯粉材料后聚合物的平均聚合度与转化率的关系在链式聚合反应中转化率有很大的提升，在逐步聚合反应中，转化率达到98％从而形成杂链高聚物，再添加缓释硝酸钙、一水醋酸钙、氧化镁、氧化钙、氧化钠、硝酸钾、醋酸钾、磷酸氢二铵等材料，最终反应制备出具有抗凝冰、融雪性、快速固化材料，最终加入促进剂、二固化剂材料保障反应过程中的稳定性，这两种材料是聚合反应催化剂有很好的催干效果，为最终的mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料的快速固化起到了催干效果，预固化剂形成铰链反应。

54、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

55、(1)本发明的mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装具有防水、抗凝冰、自融雪功能，同时可以提高了与道路的粘附性，同时还可以提高路面的抗冻融性，具有防止由于冰、雪等导致的道路状况恶化的优点。

56、(2)使用本发明的材料进行施工的过程中不会对原有路面进行破坏，也无需进行铣刨处理，并且具有优异的耐冻融性、耐硫酸盐性、耐盐水性和优异的修补强度、弯曲强度和抗压强度。

57、(3)使用本发明的修补材料固化时间短，施工简单、快速方便，铺装效率高，30分钟即可开放交通，从而可以在道路施工完成后的短时间内控制行人或车辆，因此为行人和车辆驾驶员提供了便利，减少了道路交通封闭而造成的不利影响。即使在冬季零下30℃的气候条件下也能快速维修固化并开放交通，冬季施工成为可能，工时成本大大降低，具有较高的经济性。

58、(4)本发明的施工方法，由于其以薄膜结构涂覆，因此可以防止道路的高度由于修补工作而升高，铺设厚度一般为3-5mm，也大大降低了铺设抗凝冰路面成本，节省了资金。

59、(5)本发明的修补材料具有优秀的抗压强度、抗折强度，粘结力超强，柔韧有余、刚性十足、它致密、连续、无接缝，可与混凝土、沥青完美结合，完全隔绝空气中水分和氧气的渗入，耐久性好。

60、(6)抗滑性能优秀，紧急情况下能有效缩短刹车距离，材料中添加有抗滑骨料，包裹在混合料中，成为凹凸装为抗滑提供了坚硬的骨料支撑，预混骨料更不易脱落，湿状态下摩擦系数为80bpn以上，减少交通事故和预防交通事故方面也起到明显抑制作用。

61、(7)性能优越、寿命长。mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料牢固粘结在沥青路面、水泥混凝土表面、钢板表面上，并与道路路面有机粘结为整体，具有超强抗拉性、伸缩性好、附着力强、抗压性强、不易老化、持久耐用等特点。该材料拉伸粘度强度4.9mpa，能在恶劣的条件下与路面充分粘结，防止了材料的开裂及脱落，抗压强度55mpa，能有效抵御来自重车的反复碾压。

62、(8)能有效阻止雨雪、水下渗从而保护路基路面。mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料完全将水泥混凝土路面、沥青路面、雨水隔绝，增强路面抗车辙性，防止路面出现裂缝、龟裂、老化等病害的发生，有效延长了路基路面的使用寿命。

63、(9)主动融雪。mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料“主动式”融雪化冰路面自身具备融雪化冰功能，融化过程从路面与冰雪层的界面开始并逐渐向上部冰雪层发展，因此，较传统除冰雪方法冰雪清除效果更加彻底。

64、(10)绿色环保。mma聚合物缓释抗凝冰彩色防滑铺装材料是无溶剂产品，voc排放更低，低于国家室内地坪材料标准，不含重金属等有毒害物质。材料中添加了多种环保材料，随土壤和道路没有侵害腐蚀，能改善土壤中的有益成分，安全环保无污染，有利于保护生态环境。